Evva e-primo air - Elektrischer RFID Türschlosszylinder

Notstromgerät DIY

Ich hatte mir im März 2015 zwei von den Evva e-primo air RFID Zylindern geholt (Digitalzylinder-shop.com ca. 240 € pro Stück). Eine echt schöne Sache. Nur das originale Notstromgerät für >100€ wollte ich mir dann lieber selbst bauen. Dafür habe ich einmal den Zylinder zerlegt und mir alles angeschaut. Letztendlich müssen nur 3 Pins in die Löcher vorne eingeführt werden. Diese berühren dann intern 3 andere Pins. Darüber wird dann die Notenergie bereit gestellt und der Zylinder kann mit korrekter RFID Karte geöffnet werden. Die letzten drei Bilder zeigen das selbst gebaute Notstromgerät für eine 9 V Blockbatterie. Intern ist ein einfacher Linearspannungsregler verbaut um die Spannung von 9 V auf 3,3 V herunterzusetzen.

Problem RFID-Tags/Chips werden nicht mehr sofort erkannt

Nach nun 9 Jahren im Einsatz zeigen sich die ersten Probleme. Ansonsten hatte ich eigentlich nie etwas mit den Zylindern. Um das Schloss einrasten zu lassen, damit man die Tür wie mit einem Schlüssel öffnen kann, wird einfach der Tag vor den Sensor gehalten. Seit diesem Jahr erkennt das Türschloss den Sensor nur nach mehrmaligen Hinhalten des Tags (Batterie nagelneu). Das ist schon sehr nervig, gerade wenn man schnell los muss und die Tür abschließen will. Ich habe zwei von den RFID-Türschlössern, wobei der zweite für die Hauswirtschaftstür ist, die wir von Außen eigentlich nur selten öffnen. Dort ist das Problem aber auch. Von daher habe ich auf Alterung der Bauteile getippt.

Damit die 3 V Lithiumzelle lange hält, wird nicht ständig nach einem RFID-Tag gesucht. Der RFID-Chip zum Auslesen des Tags wird erst aufgeweckt, wenn etwas vor den Sensor des Türschlosses gehalten wird. Die Erkennung wird über ein IR-Näherungssensor (IR-LED und IR-Fotodiode in einem Gehäuse) gelöst. Dabei wird die IR-LED gepulst (siehe animiertes Bild unten bzw. Bild vom Oszilloskop). Die Auswertung geschieht im Mikrocontroller (IR-Fotodiode an Analogeingang). Ich habe mir die Schaltung mal mit Paint grob aufgezeichnet um das Ganze etwas zu verstehen. Die Fotodiode wird in Sperrrichtung betrieben. Wird eine Spannung angelegt und die Diode beleuchtet (mit IR), dann fließt ein Sperrstrom durch die Diode, d.h. sie wird leitend. In dem Fall wird die Spannung an der Diode wieder abgebaut.

Hier in der Schaltung passiert es wie folgt:

Am Pin 8 des Steckers bzw. direkt an der Kathode der Fotodiode wird die Spannung gemessen. Zuerst wird eine Spannung von 3 V an Pin 3 über einen 820K Widerstand an die Kathode der Fotodiode gelegt. Da die LED noch nicht angesteuert wird und somit kein IR auf die Diode fallen kann, baut sich eine Spannung von bis zu 1,5 V auf. Die Spannung an der Kathode steigt durch den großen Widerstand langsam an (siehe Diagramm im Schaltplan oder Bild unten). Erst nach 140 µs wird die IR-LED via Pin 2 kurz mit einem 40 µs Impuls angesteuert (1,5 V), der danach wieder langsam abfällt (bedingt durch Kapazitäten). Befindet sich kein Gegenstand vor dem Näherungssensor wird nichts reflektiert und die Spannung an der Fotodiode steigt weiter. Wird das Infrarot-Licht aber durch einen Gegenstand reflektiert, sinkt die Spannung während des 40 µs Impuls wieder. Der Mikrocontroller erkennt das und weckt den RFID-IC auf um den Tag auszulesen. Das Ganze habe ich auch als Video (weiter unten).

Lösung

IR-Dioden altern bekanntlich. Deshalb werden diese auch gepulst betrieben. Wahrscheinlich ist das genau bei mir der Fall, warum auch beide Türschlösser gleichzeitig nicht mehr richtig funktionieren. Aus diesem Grund habe ich mir zwei Ersatz-Näherungssensoren des gleichen Typs (Broadcom HSDL-9100-021) besorgt. Was noch helfen kann sind andere RFID-Tags, die besser reflektieren oder die vorhandenen irgendwie weiß anmalen. Ich verwende blaue runde Kunststoff Tags.

Nachtrag:

Es lag nicht am Näherungssensor. Nach dem Tausch hat sich nichts verbessert. Daraufhin habe ich das kleine schwarze Kunststoffteil, das auf dem Sensor steckt, testweise entfernt. Nun funktioniert wieder alles einwandfrei.

Schaltplan Skizze